【菲赫金哥爾茨微積分學(xué)教程精讀筆記Ep33】一點可深可淺的預(yù)備知識

1688字,寫了大概120分鐘,想的時間有一個多小時,下次要預(yù)留至少三個小時左右才夠了——
大家好,我是你們的好朋友老碧,我們剛剛結(jié)束了對“實數(shù)論”景點的明快而又愉快的參觀,在我們到達第二站“極限論”之前,我們先簡要回顧一下高中的一點知識,然后我們就可以在“極限論”里愉快地觀光嬉戲了!真是激動得老碧虎軀一震,一下子從夢里醒了過來!
在看書之前,我們先回顧一下老碧之前聊過的在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),乃至在所有學(xué)習(xí)中很重要的一個思想——“化歸思想”:把那些不熟悉的全新的問題通過種種途徑轉(zhuǎn)化為我們熟悉已知的問題來解決。
那么換一個思想來說,如果你遇到的問題往往可以通過“化歸思想”解決,那么,對于最簡單,基本的對象的研究,則會為解決相對有一定難度,復(fù)雜的問題提供素材。
更進一步,大學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)課中,如果忽然到了哪里有了知識斷層的問題,如果不是你閱讀習(xí)慣一直不太好,大概率是前面的某些基礎(chǔ)方面存在漏洞,所以不斷重復(fù)檢索,是一個自學(xué)中做到的最基本的習(xí)慣。
所以,數(shù)學(xué)學(xué)科的展開當(dāng)然可以從最抽象的內(nèi)容開始展開,然后回歸到基本內(nèi)容,但是,如果按照正常人的認知規(guī)律,大多數(shù)寫給正常大學(xué)生中學(xué)生的教材依然是按照從簡單到復(fù)雜,從具體到抽象的順序,那么,面對以函數(shù)為主要研究對象的“分析學(xué)”,就不得不從最簡單最基本,也是距離我們?nèi)粘I钭罱囊环N函數(shù)開始聊起,即——數(shù)列。
而要聊清楚“數(shù)列”,就要從我們獲得函數(shù)的原始素材開始——這個世界上的變化萬千。
世界是充滿變化的,但是人又是偏愛穩(wěn)定的,所以人們研究變化的目的,便是從這些變化中獲取不變的規(guī)律,然后便可以依靠規(guī)律,做出對未來或者對潛在可能性的預(yù)測。
我們從變化中抽象出了變量的概念,我們從對規(guī)律的探索中得到了函數(shù)這個工具。
所以,一切都要從變量開始聊起——
22變量、整序變量
書上先介紹了在“自然科學(xué)”中往往存在“常量”和“變量”兩種量

——前者在不同情況下不發(fā)生改變,后者會隨著情況的變化得到不同的結(jié)果。
注意:
實際上,所謂的常量,在許多時候又可能轉(zhuǎn)化成某種變量,這取決于我們認知的深度和科學(xué)的進展;
另一方面,真正的實驗室狀態(tài),往往采取“控制變量法”,采取人為控制無關(guān)變量恒定的的方法,所以這里的常量和變量就更是可以按照實驗?zāi)康牟煌l(fā)生轉(zhuǎn)化的了;
由實驗得到的數(shù)據(jù)獲得函數(shù)往往采取“插值”的方法,這個之后我們會聊到。

在數(shù)學(xué)里,往往不考慮量的實際意義,僅關(guān)心這量的數(shù)字——這一步就是所謂數(shù)學(xué)的抽象,我們從一大堆性質(zhì)中獲取最核心本質(zhì)的內(nèi)容,其他的那些,我們不在乎。
這也就是從解n元方程組中得到行列式的定義的思路。

這里用集合的思想將常量和變量的定義形式統(tǒng)一,變量是一個多元集合,而常量是一個一元集合。
下面就涉及到關(guān)于序的問題,我們在之前知道像實數(shù),有理數(shù)是天然具有順序的集合,有了“序”,一個集合才具有方向,也才會存在說按照某種方式的變化的問題,如果集合無序,所有元素等效,那么就不存在變化的問題了。
所以,“序”的存在是變量能夠成為變量的前提,我們?nèi)绻胍㈩愃坪瘮?shù)的概念,就需要對“序”進行嚴格的定義。
但是由于自然數(shù)、實數(shù)是天然具有“序”的,而《數(shù)學(xué)分析》是在實數(shù)范圍內(nèi)研究極其特殊的一群函數(shù),所以真正接觸“序”的定義是在《實變函數(shù)》的課程中。

在這里我們先聊最簡單的一種函數(shù)/變量,因為其基礎(chǔ)性的作用,同時也是最重要的一種函數(shù)/變量——數(shù)列。


數(shù)列,即是按照自然數(shù)變化的變量,因為其自變量為整數(shù),就被稱為整序變量。
接著給出了幾個常見的數(shù)列的例子——
算術(shù)數(shù)列/等差數(shù)列
幾何數(shù)列/等比數(shù)列

3.正n邊形的周長(n是自然數(shù))

這個直接解三角形就可以得到。
4.根號二的n位不足近似(n是自然數(shù))

然后給出了數(shù)列的變項的定義與表達法——

給出了數(shù)列的表示方法——
1.表達式法——


這個內(nèi)接正多邊形的公式,同樣可以從基礎(chǔ)的三角形知識得到。
2.描述法——

比如根號二的n位不足近似構(gòu)成的數(shù)列。
接著說明了,給出了表達式,則給出了所有變項,以及它們的次序——

最后指出,常數(shù)列的存在性——


注意,此處標(biāo)出了每一項的項數(shù)。
明天開始,進入最基礎(chǔ)的一種極限形式——數(shù)列極限,然后我們之后學(xué)習(xí)的函數(shù)極限的許多性質(zhì)的證明都要回歸到數(shù)列極限的性質(zhì)上,所以大家一定要加油哦!
不見不散!